2020年高考物理 母題題源系列 專題03 牛頓運(yùn)動(dòng)定律（含解析）

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1、專題03 牛頓運(yùn)動(dòng)定律 【母題來(lái)源一】2020年普通高等學(xué)校招生全國(guó)統(tǒng)一考試物理（全國(guó)Ⅲ卷） 【母題原題】（2020·新課標(biāo)全國(guó)Ⅲ卷）如圖（a），物塊和木板疊放在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，物塊用一不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩與固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上的力傳感器相連，細(xì)繩水平。t=0時(shí)，木板開(kāi)始受到水平外力F的作用，在t=4 s時(shí)撤去外力。細(xì)繩對(duì)物塊的拉力f隨時(shí)間t變化的關(guān)系如圖（b）所示，木板的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖（c）所示。木板與實(shí)驗(yàn)臺(tái)之間的摩擦可以忽略。重力加速度取g=10 m/s2。由題給數(shù)據(jù)可以得出 A．木板的質(zhì)量為1 kg B．2 s~4 s內(nèi)，力F的大小為0.4 N C．0~2 s內(nèi)，力F的大小

2、保持不變 D．物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2 【答案】AB 【解析】結(jié)合兩圖像可判斷出0~2 s物塊和木板還未發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，它們之間的摩擦力為靜摩擦力，此過(guò)程力F等于f，故F在此過(guò)程中是變力，即C錯(cuò)誤；2~5 s內(nèi)木板與物塊發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，摩擦力轉(zhuǎn)變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦力，由牛頓運(yùn)動(dòng)定律，對(duì)2~4 s和4~5 s列運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，可解出質(zhì)量m為1 kg，2~4 s內(nèi)的力F為0.4 N，故A、B正確；由于不知道物塊的質(zhì)量，所以無(wú)法計(jì)算它們之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ，故D錯(cuò)誤。 【命題意圖】本專題中的特殊題型有連接體模型，涉及的知識(shí)點(diǎn)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)和牛頓運(yùn)動(dòng)定律的應(yīng)用，需要考生運(yùn)用整體法和隔離法解決這類問(wèn)題，

3、意在考查考生的綜合分析能力。 【考試方向】對(duì)于連接體模型，命題多集中在兩個(gè)或兩個(gè)以上相關(guān)聯(lián)的物體之間的相互作用和系統(tǒng)所受的外力情況，一般根據(jù)連接類型（直接連接型、繩子連接型、彈簧連接型），且考查時(shí)多涉及物體運(yùn)動(dòng)的臨界和極值問(wèn)題。 【得分要點(diǎn)】處理連接體問(wèn)題的基本方法是隔離法和整體法：分析整體受力，不需要求物體間相互作用力時(shí)，多采用整體法；要求求出系統(tǒng)內(nèi)部物體之間的作用力時(shí)，需采用隔離法。涉及臨界或極值問(wèn)題時(shí)，要分析此狀態(tài)下的受力特點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，找到臨界或極值產(chǎn)生的條件。 抓住“兩個(gè)分析”和“一個(gè)橋梁”.“兩個(gè)分析”是指“受力分析”和“運(yùn)動(dòng)情景或運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析”.“一個(gè)橋梁”是指“加速度是聯(lián)

4、系運(yùn)動(dòng)和受力的橋梁”.綜合應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式解決問(wèn)題。 1．高考考查特點(diǎn) （1）高考題注重基本概念的理解及基本公式及推論的靈活應(yīng)用，計(jì)算題要注意追及相遇類為背景的實(shí)際問(wèn)題。k.Com] （2）熟練掌握運(yùn)動(dòng)學(xué)的基本規(guī)律及推論，實(shí)際問(wèn)題中做好過(guò)程分析及運(yùn)動(dòng)中的規(guī)律選取是解題的關(guān)鍵。 2．解題常見(jiàn)誤區(qū)及提醒 （1）基本概念公式及基本推論記憶不準(zhǔn)確，應(yīng)用不靈活。 （2）實(shí)際問(wèn)題中過(guò)程不清晰、時(shí)間關(guān)系、速度關(guān)系、位移關(guān)系把握不準(zhǔn)。 （3）解決追及相遇問(wèn)題時(shí)，要抓住題目中的關(guān)鍵詞語(yǔ)（如“剛好”、“最多”、“至少”等）。 1．（2020·浙江省金華市云富高級(jí)中學(xué)高三普通高中學(xué)業(yè)

5、水平模考）關(guān)于牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律，下列說(shuō)法中正確的是 A．牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律是通過(guò)伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”的驗(yàn)證后建立起來(lái)的 B．牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，力是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 C．牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因 D．牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，物體只有在靜止或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才具有慣性 【答案】C 【解析】牛頓第一定律是在伽利略“理想實(shí)驗(yàn)”之后通過(guò)歸納演繹推理建立起來(lái)的，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，力不是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，是改變物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，慣性是維持物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的原因，選項(xiàng)C正確；牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律表明，物體不是只有在靜止

6、或做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)才具有慣性，在任何狀態(tài)下都具有慣性，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 2．（2020·浙江省溫州九校期中）如圖，風(fēng)靡全球的《蜘蛛俠2》電影中，蜘蛛俠利用蜘蛛絲粘住墻體產(chǎn)生的阻力，來(lái)拯救一列質(zhì)量為1×106 kg的速度為360 km/h飛馳的失去制動(dòng)性能的列車(chē)，使列車(chē)在其正前方400米斷軌處剛好停止。若鐵軌和空氣的阻力為車(chē)重的0.25倍，列車(chē)的運(yùn)動(dòng)可視為勻減速直線運(yùn)動(dòng)，則蜘蛛絲對(duì)列車(chē)產(chǎn)生的平均阻力為 A．1×105 N B．1×106 N C．1×107 N D．1×108 N 【答案】C 【解析】根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得加速度的大小為，根據(jù)牛頓第二定律則有，解得蜘蛛絲對(duì)列車(chē)產(chǎn)生的平均阻力

7、為，故選項(xiàng)C正確，A、B、D錯(cuò)誤。 3．（2020·浙江省溫州市求知中學(xué)月考）如圖所示，質(zhì)量為m的人站在豎直觀光電梯中，如果電梯運(yùn)動(dòng)的加速度大小為a，電梯地板對(duì)人的支持力為F＝mg+ma，則可能的情況為 A．電梯以加速度a向下加速運(yùn)動(dòng) B．電梯以加速度a向上加速運(yùn)動(dòng) C．電梯以加速度a向上減速運(yùn)動(dòng) D．以上三項(xiàng)都不正確 【答案】B 【解析】人的加速度，方向向上，所以電梯以加速度向上加速運(yùn)動(dòng)或電梯以加速度向下減速運(yùn)動(dòng)，故選項(xiàng)B正確，A、C、D錯(cuò)誤。 4．（2020·江西省名校高三聯(lián)考）為了備戰(zhàn)2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)，我國(guó)羽毛球運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行了如圖所示的原地縱跳摸高訓(xùn)練。已知質(zhì)量m=

8、50 kg的運(yùn)動(dòng)員原地靜止站立（不起跳）摸高為2.10 m，比賽過(guò)程中，該運(yùn)動(dòng)員先下蹲，重心下降0.5 m，經(jīng)過(guò)充分調(diào)整后，發(fā)力跳起摸到了2.90 m的高度。若運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程視為勻加速運(yùn)動(dòng)，忽略空氣阻力影響，g取10 m/s2。則 A．運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程處于超重狀態(tài) B．起跳過(guò)程的平均速度比離地上升到最高點(diǎn)過(guò)程的平均速度大 C．起跳過(guò)程中運(yùn)動(dòng)員對(duì)地面的壓力為960 N D．從開(kāi)始起跳到雙腳落地需要1.05 s 【答案】AD 【解析】AC、運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，根據(jù)可知；在起跳過(guò)程中可視為勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度方向豎直向上，所以運(yùn)動(dòng)員起跳過(guò)程處于超重狀態(tài)，根據(jù)速度位移公式可

9、知，解得，對(duì)運(yùn)動(dòng)員根據(jù)牛頓第二定律可知，解得，根據(jù)牛頓第三定律可知，對(duì)地面的壓力為1 560 N，故選項(xiàng)A正確，C錯(cuò)誤；B、在起跳過(guò)程中做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，起跳過(guò)程的平均速度，運(yùn)動(dòng)員離開(kāi)地面后做豎直上拋運(yùn)動(dòng)，離地上升到最高點(diǎn)過(guò)程的平均速度，故選項(xiàng)B錯(cuò)誤；D、起跳過(guò)程運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，起跳后運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，故運(yùn)動(dòng)的總時(shí)間，故選項(xiàng)D正確。 5．（2020·安徽省定遠(yuǎn)縣民族中學(xué)高三模擬）如圖所示，質(zhì)量為m的小球穿在足夠長(zhǎng)的水平固定直桿上處于靜止?fàn)顟B(tài)，現(xiàn)對(duì)小球同時(shí)施加水平向右的恒力F0和豎直向上的力F，使小球從靜止開(kāi)始向右運(yùn)動(dòng)，其中豎直向上的力F大小始終與小球的速度成正比，即F=kv（圖中未標(biāo)出），已知小球與桿

10、間的動(dòng)摩擦因數(shù)為m，下列說(shuō)法中正確的是 A．小球先做加速度增大的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度減小的減速運(yùn)動(dòng) B．小球先做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，后做加速度增大的減速運(yùn)動(dòng)直到靜止 C．小球的最大加速度為 D．小球的最大速度為 【答案】D 【解析】AB項(xiàng)：剛開(kāi)始運(yùn)動(dòng)時(shí)，加速度為，當(dāng)速度v增大，加速度增大，當(dāng)速度v增大到符合kv>mg后，加速度為：，當(dāng)速度v增大，加速度減小，當(dāng)a減小到0，做勻速運(yùn)動(dòng)，所以小球的速度先增大后保持不變，加速度先增大后減小，最后保持不變，故AB錯(cuò)誤；C項(xiàng)：當(dāng)阻力為零時(shí)，加速度最大，故小球的最大加速度為，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)：當(dāng)加速度為零時(shí)，小球的速度最大，此時(shí)有：F0=μ

11、（kvm–mg），故最大速度為，故D正確。 6．（2020·遼寧省沈陽(yáng)市高三三模）如圖所示，水平桌面上放置一個(gè)傾角為45°的光滑楔形滑塊A，一細(xì)線的一端固定于楔形滑塊A的頂端O處，細(xì)線另一端拴一質(zhì)量為m=0.2 kg的小球。若滑塊與小球一起以加速度a向左做勻加速運(yùn)動(dòng)（取g=10 m/s2）則下列說(shuō)法正確的是 A．當(dāng)a=5 m/s2時(shí)，滑塊對(duì)球的支持力為 B．當(dāng)a=15 m/s2時(shí)，滑塊對(duì)球的支持力為半 C．當(dāng)a=5 m/s2時(shí)，地面對(duì)A的支持力一定大于兩個(gè)物體的重力之和 D．當(dāng)a=15 m/s2時(shí)，地面對(duì)A的支持力一定小于兩個(gè)物體的重力之和 【答案】A 【解析】設(shè)加速度為a0

12、時(shí)小球?qū)瑝K的壓力等于零，對(duì)小球受力分析，受重力、拉力，根據(jù)牛頓第二定律，有：水平方向：F合=Fcos45°=ma0；豎直方向：Fsin45°=mg，解得a0=g。A、當(dāng)a=5 m/s2時(shí)，小球未離開(kāi)滑塊，水平方向：Fcos45°–FNcos45°=ma；豎直方向：Fsin45°+FNsin45°=mg，解得，故A正確；B、當(dāng)a=15 m/s2時(shí)，小球已經(jīng)離開(kāi)滑塊，只受重力和繩的拉力，滑塊對(duì)球的支持力為零，故B錯(cuò)誤；CD、當(dāng)系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定后，豎直方向沒(méi)有加速度，受力平衡，所以地面對(duì)A的支持力一定等于兩個(gè)物體的重力之和，故C，D錯(cuò)誤；故選A。 7．（山東省淄博市2020屆高三三模考試?yán)砭C物理試卷

13、）如圖所示，某賓館大樓中的電梯下方固定有4根相同的豎直彈簧，其勁度系數(shù)均為k。這是為了防止電梯在空中因纜繩斷裂而造成生命危險(xiǎn)。若纜繩斷裂后，總質(zhì)量為m的電梯下墜，4根彈簧同時(shí)著地而開(kāi)始緩沖，電梯墜到最低點(diǎn)時(shí)加速度大小為5g（g為重力加速度大小），下列說(shuō)法正確的是 A．電梯墜到最低點(diǎn)時(shí)，每根彈簧的壓縮長(zhǎng)度為 B．電梯墜到最低點(diǎn)時(shí)，每根彈簧的壓縮長(zhǎng)度為 C．從彈簧著地開(kāi)始至電梯下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中，電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài) D．從彈簧著地開(kāi)始至電梯下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中，電梯始終處于失重狀態(tài) 【答案】C 【解析】在最低點(diǎn)時(shí)，由牛頓第二定律：，其中a=5g，解得，選項(xiàng)AB錯(cuò)誤；

14、從彈簧著地開(kāi)始至電梯下落到最低點(diǎn)的過(guò)程中，重力先大于彈力，電梯向下先加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)重力小于彈力時(shí)，電梯的加速度向上，電梯向下做減速運(yùn)動(dòng)，則電梯先處于失重狀態(tài)后處于超重狀態(tài)，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤。 8．（2020·浙江省七彩陽(yáng)光新高考研究聯(lián)盟期中）如圖所示，兩個(gè)質(zhì)量分別為m1＝3 kg、m2＝2 kg的物體A和B置于光滑的水平面上，中間用輕質(zhì)彈簧測(cè)力計(jì)連接。兩個(gè)大小為F1＝F2＝30 N的水平拉力分別作用在m1、m2上，則 A．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是30 N B．彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是60 N C．在突然撤去F2的瞬間，B的加速度大小為0 m/s2 D．在突然撤去F2的瞬間，A的加速度大小為1

15、0 m/s2 【答案】A 【解析】AB、對(duì)整體分析知物體處于平衡狀態(tài)，隔離A由平衡條件知彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)是30 N，故A正確B錯(cuò)誤；CD、突然撤去F2的瞬間，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，對(duì)B由牛頓第二定律得：，對(duì)A分析知合力為0，所以A的加速度大小為0，故CD錯(cuò)誤。 9．（2020·湖南省懷化市高三統(tǒng)一模擬）如圖所示，質(zhì)量為M=2 kg、長(zhǎng)為L(zhǎng)=1.5 m的木板靜止在光滑的水平面上，木板上右端放著一可視為質(zhì)點(diǎn)的小滑塊，小滑塊的質(zhì)量為m=1 kg，小滑塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為=0.2。若用水不拉力F作用在木板上，取g=10 m/s2，則下列說(shuō)法正確的是 A．F=8 N時(shí)，小滑塊與木板保持

16、相對(duì)靜止 B．F=10 N時(shí)，小滑塊與木板發(fā)生相對(duì)滑動(dòng) C．F=12 N時(shí)，小滑塊從木板上滑下所需的時(shí)間為2 s D．F=12 N時(shí)，小滑塊從木板上滑下時(shí)木板的動(dòng)量大小為10 kg·m/s 【答案】BD 【解析】以小滑塊為研究對(duì)象，由牛頓第二定律，得小滑塊的最大加速度為，以整體為研究對(duì)象，小滑塊在木板上滑動(dòng)時(shí)的最小拉力為，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；若，則木板的加速度大小為，由得小滑塊從木板上滑下所需的時(shí)間為，C項(xiàng)錯(cuò)誤；小滑塊從木板上滑下時(shí)，木板的動(dòng)量大小為，D項(xiàng)正確。 10．（2020·浙江省寧波市余姚市余姚中學(xué)月考）如圖所示兩木塊A和B疊放在光滑水平面上，質(zhì)量分別為m和M，A與B之間的

17、最大靜摩擦力為Ffm，B與勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧連接構(gòu)成彈簧振子，已知A和B在振動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，則 A．速度最大時(shí)，A、B間摩擦力最大 B．彈簧彈力最大時(shí)，A、B間摩擦力最大 C．它們的振幅不能大于 D．它們的振幅不能大于 【答案】BD 【解析】A.因?yàn)锳和B在振動(dòng)過(guò)程中不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，所以加速度相同；當(dāng)速度最大時(shí)，，對(duì)A分析，受力為0，故A、B間摩擦力為0，A錯(cuò)誤；B.對(duì)A、B整體受力分析，，隔離A分析：，所以彈力最大時(shí)，加速度最大，A、B間摩擦力最大，B正確；CD、通過(guò)選項(xiàng)C的分析，設(shè)最大振幅為A，當(dāng)振幅最大時(shí)，彈力最大：整體分析，隔離A分析：聯(lián)立兩式得：，C錯(cuò)誤；D正確。